Поршень, автоматически регулирующий степень сжатия двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) зв Р 02 В 75/04 ПИСАНИЕ БРЕТЕНИ ТОРСКОМУ С Т конст сВТОМАТ СЖАТИЯ ИЧЕСКИ РЕДВИГАТЕЛЯержащийвозмож ШЕНЬ, АТЕ ПЕНЬСГОРАНИЯ НУТРЕННЕГОболочку,ную стан вставке, свя перемещени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный проектнорукторский институт рыбопромысло го флота(56) 1. Демидов В. П. "Двигатели переменной степенью сжатия. М., "Машиностроение", 1978, с. 45. занной с шатуном через опорные поверхности поршневого пальца, камеру переменного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере переменного .объема, снабженный обратным клапаиом, и канал слива масла из камеры, снабженный редукционным клапаном, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, камера переменного объема связана с опорной поверхностью пальца, причем связь выполнена при помощи капиллярных каналов, выполненных во вставке, а площадь торцовой стенкикамеры переменного объема выполнена меньше площади опорной поверх-ености пальца.320 Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в конструкциях тронковых двигателей внутреннего сгорания. 5Известен поршень, автоматически регулирующий степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, содержащий оболочку, установленную с возможностью перемещения на вставке, свя О занной с шатуном через опорные поверхности поршневого пальца, камеру переменного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере .переменного объе ма, снабженный обратным клапаном, и канал слива масла из камеры, снаб" женный редукционным клапаном.Однако при работе известного поршня расстояние между днищем порш ня и осью пальца уменьшается путем выпуска масла из камер переменного объема в картер двигателя, при этом . масло сливается, не улучшая смазку соединений. Таким образом масло, по даваемое в соединение пальца со втулкой из системы смазки двигателя, не попадает на поверхность втулки, воспринимающей. давление пальца, что приводит к повьппенномуизносу,умень- ЗО шению ресурса ДВС и снижению надежности его работы.Цель изобретения - повьпнение ресурса и надежности работы двигателя за счет улучшения смазки пальца порш 35 ня. Поставленная цель достигается тем, что в поршне, автоматически регулирующем степень сжатия двигате О ля внутреннего сгорания, содержащем оболочку, установленную с возможностью перемещения на вставке, связанной с шатуном через опорные поверх- ности поршневого пальца, камеру пе ременного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере переменного объема, снабженный обратным клапаном, и канал слива масла из камеры, снабженный редукционным клапаном, камера переменного объема связана с опорной поверхностью пальца, причем связь выполнена при помощи капиллярных каналов, выполненных во вставке, а площадь торцовой стенки камеры переменного объема выполнена меньше площа,ди опорной поверхности пальца. 39 3На фиг. 1 показан поршень, общийвид; на фиг. 2 - сечение А-А нафиг.1.Поршень состоит из вставки 1и оболочки 2. Во вставке 1 имеютсядве втулки 3, в которых подвижноустановлен палец 4, неподвижно закрепленный в шатуне 5, В камере переменного Ьбъема 6 подвижно установлена стенка 7, прикрепленная к оболочке 2. Капиллярные каналы 8 соединяют камеру переменного объема 6 совтулками 3. Канал 9 с подвижной втулкой 10 и невозвратным клапаном 11соединен с камерой переменного объема 6 и с масляным каналом 12 шатуна 5. Заглушки 13 закрывают отверстия во вставке 1, предназначенныедля установки втулок 3 и пальца 4.В полости 14, расположенной в нижней части вставки 1, подвижно в осевом направлении установлено кольцо 15,прикрепленное шпильками 16 к оболоч"ке 2. Камера переменного объема соединена с картером двигателя каналомслива, снабженного редукционным клапаном 17,При этом площадь подвижной торцовой стенки 7 камеры переменного объема меньше, площади опорной поверхностипальца на 10-707,Это объясняется тем, что оптимальной является подача масла в зонунаибольших контактных давлений, Однако ввиду того, что средние контактные давления между пальцем и.втулкой находятся в пределах13-35 ИПа, достигая 80 ХПа у особонапряженных двигателей, для подачимасла в эту зону требуется различное давление,4Уменьшая площадь подвижной стенки камеры переменного объема, можно повысить давление в камере до любой, теоретически необходимой величины, но при этом повышаются требования к уплотнению подвижных поверхностей и к прочности стенок камеры переменного объема. Однако в случае, если масло не может проникнуть между контактными почерхностями в момент наибольших контактных напряжений, оно может проникнуть на поверхность втулки, передающую наибольшие кон-. тактные давления, при повороте пальца и смещении направления действующих усилий. При обратном поворотеТаким образом, использование предлагаемого устройства улучшает смазку.соединения поршня с шатуном и4 О. амортизирует резкое повышение давления в цилиндре двигателя. Это позволит допустить работу двигателя приболее высоких давлениях горения,что повысит его экономичность и мощность,3 1132 пальца это масло частично останется на поверхности.Таким образом слой масла будет увеличен к моменту наибольших напряжений, 5Поршень работает следующим образом.Во время наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом при действии сил инерции в направлении от паль О ца 4 в сторону оболочки 2 масло из шатуна 5 через подвижную втулку 10, канал 9 и невозвратный клапан 11 поступает в камеру переменного объема 6 и давит на торец стенки 7, прик репленной к,оболочке 2. Под действием силы давления масла, сил инерции и силы трения поршневых колец расстояние между оболочкой 2 и пальцем 4 увеличивается, Вместе с оболоч О кой 2 в полости 14 движется кольцо 15, прикрепленное к ней шпильками 16. Движение оболочки 2 со стенкой 7 кольцом 15 и .шпильками 16 и наполнение камеры переменного объема 25 маслом из системы смазки двигателя ,продолжается до упора кольца 15 в торец полости 14 После воспламенения топлива давление масла в камере переменного объема 6 повышается. Невозвратный клапан 11 закрывается, препятствуя выходу масла в канал 9. Вследствие того, что площадь тор.ца стенки 7 меньше поверхности втулки 3, воспринимающей давление пальца 4, давление масла в камере переменного объема 6 превышает контактные напряжения между поверхностями втулки 3 и пальца 4. Для достижения этого эффекта необходимо, чтобщ площадь торца стенки 7 была меньше площади поверхности втулки 3 на 1 О. Масло, преодолевая сопротивле 1 ние капиллярных ,каналов и контактные давления поверхностей втулки 3 0394и пальца 4, разделяет эти поверхности и обесгечивает смазку и жидкостное трение между ними. Заглушки 13 препятствуют попаданию ма.ла с поверхностей пальца 4 и втулки 3 на стенки цилиндровой втулки двигателя внутреннего сгорания.Вытеснение масла из камеры переменного объема через клапан 18 и каналы 8 в моментдействия напоршень давления расширякзцихся газов уменьшает ее объем, приближает днище поршня к оси пальца и тем самым амортизирует резкое повышение давления в цилиндре двигателя. Использование изобретения позволит нагнетать смазку в зазор между втулкой поршня и пальцемпередающим усилие от поршня к шатуну. В связи с тем, что подвижная стенка камеры переменного объема меньше опорной поверхности пальца на 10-707, давление смазки будет всегда больше давления взаимодействия пальца и втулки. Это позволит обеспечить разделение указанных поверхностей слоем смазки и тем самым обеспечить переход от граничного к жидкостному трению в этом соединении, за счетчего снизить износ поверхностей доизносов подшипников коленчатого вала, а также снизить требования кантифрикционным свойствам материала втулки.